Naukowcom udało się wydrukować na drukarce 3D w pełni sprawne i unaczynione serce

Artykuł 17.04.2019
Naukowcom udało się wydrukować na drukarce 3D w pełni sprawne i unaczynione serce

Naukowcom udało się wydrukować na drukarce 3D w pełni sprawne i unaczynione serce

Lekarze coraz chętniej korzystają z druku 3D, jeśli chodzi tworzenie brakujących części dla pacjentów. Nikomu jednak jeszcze nie udało się stworzyć w pełni sprawnego serca. Dlatego ta wiadomość jest bardzo ważna.

To pierwszy raz, gdy komukolwiek udało się wydrukować całe serce z komórkami, naczyniami krwionośnymi i komorami – podkreśla prof. Tal Dvir.z Uniwersytetu w Tel Awiwie.

Zespół Dvira rozpoczął całe przedsięwzięcie od pobrania tkanki tłuszczowej od pacjentów. Następnie oddzielono materiał biologiczny od żywych komórek, które zostały przeprogramowane tak, aby umożliwić im przekształcenie się w pluripotencjalne komórki macierzyste. Materiał biologiczny, czyli macierz pozakomórkową (ECM) przekształcono z kolei w spersonalizowany pod pacjenta hydrożel, który w całym przedsięwzięciu pełnił rolę tuszu.

Unaczynione serce z drukarki 3D

biodruk-unaczynione-serce-druk-3d-badania
Prototyp unaczynionego serca wydrukowanego w Tel-Awiwie

Po zmieszaniu z hydrożelem, komórki macierzyste zróżnicowały się we wszystkie części składowe ludzkiego serca – od kardiomiocytów,, przez komórki śródbłonka, aż po wyściółki naczyń krwionośnych. Pomysł ten pozwolił na stworzenie idealnie dopasowanych łatek z naczyniami krwionośnymi, z których można było zbudować całe serce.

Co najważniejsze, sztucznie stworzony narząd był w pełni kompatybilny z układem immunologicznym pacjenta. Oznacza to, że w przyszłości wydrukowane w ten sposób organy będą gotowe do przeszczepu na zasadzie plug & play, bez konieczności podawania leków immunosupresyjnych i bez ryzyka odrzucenia nowego narządu przez organizm pacjenta.

Biokompatybilność pozyskanych materiałów jest kluczowa, jeśli chodzi o wyeliminowanie ryzyka odrzucenia wydrukowanego implantu. Żeby to zrobić, biomateriał powinien mieć te same właściwości biochemiczne, mechaniczne i topograficzne, co własne tkanki pacjenta. Sposób opracowany przez nas jest dość prosty i zapewnia drukowane w 3D grube, unaczynione i podlegające perfuzji tkanki kardiologiczne o cechach identycznych z immunologicznymi, biochemicznymi i anatomicznymi cechami pacjenta. -mówi Dvir.

Co dalej?

Kolejnym etapem badań ma być nauczenie sztucznego serca właściwego zachowania. Chodzi oczywiście o synchroniczne kurczenie się i pompowanie krwi. Dlatego też zresztą pierwsza partia wydrukowanych prototypów została wydrukowana w mniejszej skali – odpowiadającej mniej więcej rozmiarom dojrzałej wiśni lub – wielkości serca królika.

Jeśli sztuczne serca uda się nauczyć odpowiednich odruchów, następna faza eksperymentu przewiduje wszczepienie go zwierzętom doświadczalnym, co – jeśli wszystko pójdzie zgodnie z planem – zostanie wykonane mniej więcej w ciągu roku.

Zdaniem Dvira, drukowanie narządów w ten sposób stanie się rutynowym zabiegiem, oferowanym w szpitalach mniej więcej za 10 lat. Chociaż na początku będą to zapewne trochę mniej skomplikowane narządy, niż serce, albo mniejsze łatki, dzięki którym lekarze będą mogli naprawić miejsce zmienione chorobowo. Na przykład część serca poznaczoną pozawałowymi bliznami.

Biodruk 3D jest o wiele lepszy, niż silikonowe zamienniki

Samo stworzenie sztucznego serca nie jest bowiem jakimś ogromnym przełomem w medycynie. Tę sztuczkę opanowaliśmy już jakiś czas temu. Ba, zamienniki naszej głównej pompy, wykonane z silikonu potrafią bić w identyczny sposób, jak oryginał. Takie serce udało się wydrukować w Zurychu, w ośrodku ETH Zurich. Jedyna różnica to dodatkowa komora, pełniąca funkcję silnika napędzanego sprężonym powietrzem. Sztuczny organ jest też nieco trochę cięższy od biologicznego serca. Konstrukcja ta jest o wiele mniej zawodna niż mechaniczne pompy, które dodatkowo mogą powodować poważne powikłania zdrowotne.

Pytanie, w którym kierunku rozwijać się będzie dalej medycyna regeneracyjna. Możemy bowiem albo skupić się na drukowaniu silikonowych konstrukcji, które z czasem staną się zapewne o wiele bardziej wydajne, od naturalnych serc, albo rozwijać pomysł uczonych z Tel Awiwu, czyli drukowanie w pełni organicznych i kompatybilnych serc-zamienników, tworzonych z komórek macierzystych pobranych od pacjenta.

Albo rozwijać równolegle obydwa pomysły. Metoda z wykorzystaniem komórek macierzystych będzie zapewne droższym i bardziej naturalnym zabiegiem. Może się więc okazać, że mniej zamożne osoby będą decydować się na tańszą, silikonową alternatywę. Brzmi to jak wycinek jakiejś dystopijnej wizji przyszłości, w której nasz portfel decyduje o jakości wszczepianych implantów.

Zastanawiam się również, czy metoda opracowana na Uniwersytecie w Tel Awiwie będzie mogła być stosowana u osób starszych, od których wcale nie tak łatwo pobrać jest materiał genetyczny, zdolny do przeprogramowania w pełni funkcjonalne komórki macierzyste. Jest to oczywiście kolejny problem, którym będzie musiała zająć się medycyna regeneracyjna. Podejrzewam, że w przyszłości o wiele częściej, niż teraz będziemy – z czystego rozsądku – magazynować swoje zdrowe, w pełni funkcjonalne (i młode) komórki macierzyste w bankach. Tak, żeby potem nie martwić się, gdy w wieku 80 lat zechcemy wstawić sobie nowe, OEM-owe serce.

Musisz przeczytać:

Dołącz do dyskusji